秋月梨(Pyrus pyrifolia)是河北省沧州市盐碱地种植的主要梨品种之一,是重要的盐碱地物种资源。2002年秋月梨从日本引入中国,因其品质优良,抗寒抗旱,同时果形美观,爽脆多汁,酸甜适口,深受消费者喜爱[1]。但是,秋月梨常温贮藏条件下易发生软化,货架期较短,长期低温贮藏会出现腐烂、果面裂皮和果肉褐变等问题[2]。因此,提高秋月梨深加工能力、开发秋月梨深加工产品对于提高秋月梨产业价值具有重要意义。
梨果实汁多味甜,营养物质丰富,是常见的果酒原料之一。但是梨酒存在口味清淡,风味欠佳,产品类型单一等问题,市场占有率不高[3]。目前,关于梨酒的研究主要集中在不同品种梨酿造梨酒的风味特征分析及酿造工艺优化。蒋成等[4]开发出3种不同类型黄果梨酒,发现不同类型黄果梨酒挥发性香气物质风格差异区分明显,黄果梨干酒整体评分较高,平衡性好;尹子迎等[5]以不同品种梨制备梨酒,测定陈酿3年梨酒的各项指标,发现小香水、东广、苹香是制备陈酿梨酒的最适品种。
酵母在果酒的发酵过程中起着重要作用,酵母的特性会影响梨酒的品质和多样性[6]。YANG X等[7]研究发现,采用非酿酒酵母美极梅奇酵母(Metschnikowia pulcherrima)346与酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)ES488混合接种发酵制备的早酥梨酒中的芳香酯和醇类物质含量更高;ZHU C等[8]通过比较不同商业酿酒酵母发酵得到的广安蜜梨酒的风味特征和代谢组学变化,发现由于不同酵母会改变发酵过程中的氨基酸代谢途径,发酵后梨酒的风味特征有明显差异。
目前,国内关于秋月梨酒的酿造研究鲜见报道,因此,本研究选用5种商业酿酒酵母(SY、RW、RV100、VIC、Zymaflore X16)分别发酵秋月梨汁制备梨酒,并对其基础理化指标、活性成分(总酚、总黄酮)含量、抗氧化能力、挥发性风味物质及感官品质进行检测分析,旨在探究不同商业酿酒酵母对秋月梨酒品质的影响,以期为秋月梨酒的产品开发和品质提升提供理论依据。
1.1.1 材料与菌株
秋月梨:河北省沧州市九合市场;果酒专用酿酒酵母SY、RW、RV100(RV)、Vivance(VIC):安琪酵母股份有限公司;Zymaflore X16果酒专用酿酒酵母(X16):法国LAFFORT公司。根据产品信息,5种酿酒酵母的特点见表1。
表1 5种商业酿酒酵母特点
Table 1 Characteristics of five commercial Saccharomyces cerevisiae
酵母种类特点SY RW RV适合酿造白葡萄酒或其他白色水果酒,发酵彻底。适合酿造红葡萄酒及其他红色浆果,口感柔和。适合酿造多种果酒,启酵迅速。VIC X16适合酿造白葡萄酒,带来梨、苹果等风味。适合酿造白葡萄酒、桃红葡萄酒或其他白色水果酒,发酵香气浓郁。
1.1.2 试剂
氢氧化钠(分析纯):天津市津东天正精细化学试剂厂;无水乙醇(分析纯):天津市富宇精细化工有限公司;焦亚硫酸钾(食品级):淄博长城化工厂;四水合酒石酸钾钠、亚甲基蓝(均为分析纯):天津市登峰化学试剂厂;酚酞(分析纯):上海源叶生物科技有限公司;亚硝酸、氯化铝、五水合硫酸铜、葡萄糖(均为分析纯)、没食子酸标准品、芦丁标准品(均为色谱纯):上海麦克林生化科技有限公司。
Z5-LZ550榨汁机:九阳股份有限公司;JYH-412恒温恒湿箱:上海跃进医疗器械有限公司;HZQ-Q全温振荡器:常州朗越仪器制造有限公司;HJ-40磁力搅拌水浴锅:常州金坛良友仪器有限公司;CHT210R大容量高速台式冷冻离心机:长沙高新技术产业开发区湘仪离心机仪器有限公司;INNO-M酶标仪:北京瑞德迈普技术开发有限公司;RTC-B恒温磁力搅拌器:郑州邦博仕仪器设备有限公司;SHIMADZU岛津GCMS-QP2020 NX气相色谱-质谱联用(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)仪:株式会社岛津制作所。
1.3.1 秋月梨酒的发酵工艺流程及操作要点
操作要点:挑选新鲜、无病虫害、无腐烂且无机械损伤的秋月梨,经过清洗、切块、榨汁后,使用四层干净的纱布对梨汁进行过滤,去除絮状果肉,添加白砂糖调整初始糖度至16°Brix,添加焦亚硫酸钾,使SO2含量为60 mg/L,防止氧化。将调配好的梨汁在60 ℃条件下巴氏杀菌10 min。加入2%活化好的酿酒酵母种子液(活菌数>4×108 CFU/mL),于22 ℃条件下静置发酵,待酒体不再产生气泡,酒精度不再变化时,酒精发酵结束,然后在10 000 r/min、4 ℃条件下离心10 min,过滤去除沉淀物,得到秋月梨酒。
1.3.2 基础理化指标的测定
还原糖、总酸及挥发酸含量:参照GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》中的方法进行测定[9];酒精度:参照GB 5009.225—2023《食品安全国家标准酒和食用酒精中乙醇浓度的测定》中的方法测定[10];可溶性固形物含量:采用手持式糖度计测定[11];pH值:采用pH计测定。
1.3.3 活性成分的测定
总酚含量测定:采用福林-酚法[12]。以没食子酸质量浓度(x)为横坐标,吸光度值(y)为纵坐标得到标准曲线回归方程:y=2.767 1x+0.005 5(R2=0.999 9),总酚含量结果以没食子酸当量(gallic acid equivalent,GAE)(μg GAE/mL)表示。
总黄酮含量测定:采用亚硝酸钠-氯化铝比色法[12]。以芦丁质量浓度(x)为横坐标,吸光度值(y)为纵坐标得到标准曲线回归方程:y=0.000 6x+0.01(R2=0.989 8),总黄酮含量结果以芦丁当量(rutin equivalent,RE)(μg RE/mL)表示。
1.3.4 抗氧化能力的测定
抗氧化能力的测定:采用铁离子还原/抗氧化能力法(ferric ion reducing antioxidant power,FRAP)[12];1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH)自由基清除能力测定:参考MAVRIC-SCHOLZE E等[13]的方法;2,2'-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)(2,2'-azino-bis (3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid),ABTS)自由基清除能力的测定:参考曹建昌等[14]的方法。
1.3.5 挥发性风味物质的测定
采用固相微萃取(solid phase microextraction,SPME)结合气相色谱-质谱联用法对梨酒中的挥发性风味物质进行测定[15]。按照挥发性风味物质质量浓度与阈值的比值计算气味活性值(odor activity value,OAV)[16]。
1.3.6 感官评价
在标准品尝室中,由10名经过专业培训的小组成员(5名女性、5名男性、20~35岁)组成感官分析品尝小组,参照GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》[9]对秋月梨酒的色泽、澄清度、香气、口感4项指标分别进行感官评价,评价标准见表2。
表2 秋月梨酒的感官评价标准
Table 2 Sensory evaluation standards of 'Akizuki' pear wine
项目标准得分/分色泽澄清度香气口感呈金黄色,色泽均匀呈黄色,有光泽呈淡黄色,无光泽无沉淀,无悬浮物,澄清透明无沉淀,少量悬浮物,较透明少量沉淀及悬浮物,较浑浊果香怡人,酒香典雅,二者协调统一,无异味果香有典型性,酒香较淡,二者较为协调,无异味果香淡,酒香不足口感细腻,酸甜适中口感略微单薄,酸甜比例失衡,入口回味不足口感较突兀,无酸味和甜味,苦味令人不悦11~20 5~10 1~4 7~10 3~6 1~2 31~40 21~30 1~20 21~30 11~20 1~10
1.3.7 数据处理与统计分析
每个试验重复3次,通过Microsoft Excel 2019处理数据,结果用“平均值±标准差”表示;通过软件SIMCA 14.1进行偏最小二乘判别分析(partial least squares-discriminate analysis,PLS-DA);使用IBM SPSS Statistics 20对数据进行单因素方差分析。
不同酵母发酵秋月梨酒的基础理化指标见表3。由表3可知,酵母SY和VIC发酵秋月梨酒的酒精度较高,分别达到8.59%vol和8.51%vol,其次是酵母RW和X16,酵母RV发酵秋月梨酒中酒精度最低(6.82%vol),分析原因可能是,不同酵母的生长代谢能力差异会造成产酒精能力和次级代谢产物的不同[8]。 曾硕等[17]研究发现,酵母VIC发酵猕猴桃酒的酒精度较高;苏生元等[18]研究发现,酵母SY发酵枸杞酒的酒精度较高,与本研究结果基本一致,说明菌株SY和VIC的产酒精能力较强。酵母RW和VIC发酵秋月梨酒的还原糖含量较高,分别为0.46 g/L和0.45 g/L,酵母SY、X16和RV发酵秋月梨酒的还原糖含量较低。酸度过高会影响果酒的整体口感,酵母RV和SY发酵秋月梨酒的总酸含量较高,分别达到3.12 g/L和3.03 g/L,其次是酵母RW,酵母VIC和X16发酵秋月梨酒的总酸含量较低,分别为1.99 g/L和1.84 g/L,说明酵母VIC及X16在秋月梨酒发酵过程中能起到降酸的作用。周颖等[19]使用不同商业酿酒酵母酿造草莓酒,发现酵母X16降酸效果最好,本研究结果与其一致。果酒中的挥发酸主要由醋酸及其衍生物构成,含量过高会为果酒带来醋味[20]。酵母RW和RV发酵秋月梨酒的挥发酸含量较高,其次是酵母X16,酵母SY和VIC发酵秋月梨酒的挥发酸含量较低,分别为0.26 g/L和0.24 g/L。酵母X16和VIC发酵秋月梨酒的pH较高,酵母SY、RW和RV发酵秋月梨酒的pH较低。 酵母SY、RW和RV发酵秋月梨酒的可溶性固形物含量较高,而酵母VIC发酵秋月梨酒的可溶性固形物含量最低。综合基础理化指标结果,酵母VIC和X16发酵能在相对较彻底的同时使发酵后的梨酒酸度较低,具有更优的发酵特性。
表3 不同酵母发酵秋月梨酒的基础理化指标
Table 3 Basic physicochemical indexes of 'Akizuki' pear wine fermented by different yeasts
注:同列右肩不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。
酵母种类酒精度/%vol还原糖含量/(g·L-1)总酸含量/(g·L-1)挥发酸含量/(g·L-1)pH可溶性固形物含量/°Brix SY RW RV VIC X16 8.59±0.03a 7.78±0.30b 6.82±0.11c 8.51±0.08a 7.50±0.02b 0.32±0.00b 0.46±0.05a 0.21±0.05c 0.45±0.03a 0.29±0.05bc 3.03±0.13a 2.65±0.13b 3.12±0.00a 1.99±0.00c 1.84±0.05c 0.26±0.02b 0.36±0.05a 0.35±0.02a 0.24±0.00b 0.30±0.04ab 4.20±0.00c 4.25±0.00c 4.25±0.06c 4.68±0.01b 4.81±0.05a 5.95±0.21a 6.00±0.00a 5.90±0.00a 5.63±0.04b 5.80±0.00ab
酚类物质在果实中主要以结合态和游离态两种方式存在,发酵可有效促进结合态酚类物质的有效释放,如阿魏酸、羟基肉桂酸衍生物等,不同类型的酚类物质受到酵母影响的程度不同,不同酵母由于吸附作用不同和酶解催化能力差异,对酚类物质影响也存在差异[6,8]。 酚酸类和黄酮类物质是梨和梨酒中的重要组成部分,具有抗氧化、清除自由基等作用[21]。因此,测定酵母发酵秋月梨酒中的总酚及总黄酮含量,结果见图1。由图1A可知,酵母X16发酵秋月梨酒的总酚含量最高(199.13 μg GAE/mL),显著高于RW发酵秋月梨酒,其次是酵母RV(194.61 μg GAE/mL)和酵母VIC(190.45μgGAE/mL),酵母RW发酵秋月梨酒的总酚含量最低,为132.09μgGAE/mL。由图1B可知,不同酵母发酵秋月梨酒中的总黄酮含量无显著差异(P>0.05),酵母RW和X16发酵秋月梨酒中的总黄酮含量最高,均为110.84 μg RE/mL,酵母SY发酵秋月梨酒的总黄酮含量最低,为106.65 μg RE/mL。综上,酵母X16、RV及VIC发酵后,梨酒的活性成分含量较高。
图1 不同酵母发酵秋月梨酒中总酚(A)及总黄酮(B)含量的测定结果
Fig. 1 Determination results of total phenol (A) and total flavonoid (B)contents in 'Akizuki' pear wine fermented by different yeasts
抗氧化活性是评价果酒营养功能的重要指标,测定不同酵母发酵秋月梨酒的抗氧化能力,结果见图2。由图2可知,酵母X16发酵秋月梨酒的总抗氧化能力、DPPH自由基清除率及ABTS自由基清除率均最高,分别为183.40 μmol/mL、20.27%、90.77%。 其次为酵母RV发酵秋月梨酒,分别为163.92 μmol/mL、17.75%、82.01%。酚类物质和黄酮类物质含量差异易造成果酒抗氧化能力的差异[5],酵母X16发酵秋月梨酒的总抗氧化能力最强,显著高于酵母SY、RW发酵梨酒(P<0.05),极显著高于酵母VIC发酵梨酒(P<0.01)。酵母X16发酵秋月梨酒的DPPH自由基清除率显著高于酵母SY和VIC,其ABTS自由基清除率显著高于RW(P<0.05)。可能与该酒中总酚及总黄酮含量最高有关。 然而,抗氧化性结果和总酚及总黄酮含量结果不完全一致,可能是酚类物质和黄酮类物质的组成差异造成,也可能是它们之间的协同作用导致[5]。 综上,酵母X16发酵秋月梨酒的抗氧化能力最强。
图2 不同酵母发酵秋月梨酒的抗氧化性测定结果
Fig. 2 Determination results of antioxidant properties of 'Akizuki'pear wines fermented by different yeasts
2.4.1 挥发性风味物质分析
通过SPME-GC-MS对秋月梨酒中的挥发性风味物质进行检测,结果见表4。
表4 不同酵母发酵秋月梨酒中挥发性风味物质GC-MS分析结果
Table 4 Results of volatile flavor substances in 'Akizuki' pear wine fermented by different yeasts analyzed by GC-MS
种类序号化合物醇类A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14酯类B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 B10 B11 B12 B13 B14 B15 B16 B17 B18 B19醛酮类C1 C2 C3 C4 C5 C6脂肪酸类D1 D2正丙醇异丁醇异戊醇2,3-丁二醇3-乙氧基-1-丙醇顺式-3-己烯醇正己醇正庚醇异辛醇苯甲醇正辛醇2-壬醇苯乙醇正癸醇小计乙酸乙酯丙酸乙酯乙酸异丁酯丁酸乙酯乙酸异戊酯己酸乙酯乙酸己酯庚酸甲酯异戊酸乙酯辛酸乙酯苯乙酸乙酯乙酸苯乙酯3-羟基-己酸乙酯辛酸苯乙酯乙基-9-癸烯酸酯癸酸乙酯辛基己酸酯月桂酸乙酯棕榈酸乙酯小计异戊醛乙缩醛苯甲醛苯乙醛2-壬酮3,5-二甲基苯甲醛小计己酸辛酸含量/(μg·L-1)SYRWRVVICX16 4 479.49±527.63b 7 603.99±2 058.33a 44 096.51±182.67a 83.98±7.90c 51.86±16.38b 117.65±0.36a 3 077.67±438.60a 63.25±14.32a 13.22±0.86a 5.79±2.35a 75.03±10.82a 6.09±3.71b 3 800.89±424.94b 12.46±0.40b 63 487.88±1 337.91a 4 725.77±596.51bc 448.60±80.51a 103.75±9.10a 131.60±2.90a 1 005.54±133.74ab 1 513.46±235.88a 124.69±26.74b 7.71±1.29ab 13.75±1.25a 1 617.82±112.01b 8.30±2.09c 302.02±103.55b 15.80±8.01a 1.28±0.41b 124.12±29.98a 540.72±191.30a 13.21±5.87ab 25.61±3.02a 18.63±2.02a 10 742.37±1 148.71b 65.94±7.41a 261.04±31.63a 16.73±3.31b 33.12±4.49bc 28.41±2.86ab 117.56±58.88a 522.81±78.16ab 180.30±30.59abc 1 731.36±409.98a 3 900.26±357.33b 6 493.11±751.46a 29 334.66±1 695.57b 12.92±0.10e 4.38±0.26c 97.77±2.12a 2 171.80±54.82b 45.08±3.84ab 12.26±3.94a 4.67±0.69a 53.10±3.18b 4.68±0.65b 5 852.98±905.91a 16.65±3.37b 48 004.33±3 059.52b 3 762.28±549.20c 35.09±6.16b 77.37±2.43b 65.53±3.38b 1 168.75±91.68a 655.09±47.39b 189.82±4.26a 8.51±2.02a 8.73±2.09a 1 327.18±14.89bc 4.97±1.30d 523.70±27.34a 15.12±4.80a 0.76±0.03b 98.45±5.55ab 235.12±20.36b 7.89±2.15b 6.33±0.44b 14.23±1.93a 8 204.92±690.87b 37.25±3.26b 167.28±5.13b 5.66±3.68c 44.80±11.04ab 12.34±6.09b 111.62±24.84a 378.95±43.78abc 104.91±1.22bc 860.42±48.09a 4 402.22±184.39b 4 362.44±1 369.01a 28 468.34±4 186.31b 43.89±8.53d 18.11±4.84c 104.16±8.32a 2 286.15±371.87b 31.59±4.78b 9.88±1.79a 4.80±1.85a 24.26±12.38c 4.24±2.67b 4 985.89±936.84ab 8.11±2.54b 44 754.08±7 071.37b 6 712.92±256.94b 111.15±48.24b 81.12±5.36b 61.11±0.76b 828.43±74.49bc 720.65±61.39b 136.62±8.31b 5.68±0.16ab 4.18±2.34a 1 091.48±254.09c 8.49±0.81c 265.43±22.35b 20.12±5.09a 1.01±0.74b 97.55±56.81ab 100.85±35.85b 7.39±0.32b 4.72±2.49b 16.75±8.38a 10 275.66±180.43b 67.85±3.18a 105.49±29.40b 3.86±2.83c 52.27±1.03a 41.11±12.60a 37.24±9.56a 307.83±31.35bc 227.49±15.91a 1 003.23±352.84a 11 609.79±2 580.47a 4 933.92±233.95a 22 123.75±857.12c 154.37±2.15b 96.06±18.26a 126.95±19.95a 2 561.17±13.00ab 40.79±3.63b 11.81±6.94a 4.24±1.48a 61.26±5.61ab 2.29±0.78b 3 994.01±501.44b 17.63±4.28b 45 738.03±2 630.64b 10 246.43±1 247.76a 501.95±226.92a 82.46±11.90b 114.84±11.96a 700.94±82.10c 1 374.87±85.01a 147.15±13.02b 7.21±0.57ab 14.64±7.63a 2 210.00±143.42a 12.00±0.92b 329.85±47.60b 18.82±7.46a 1.96±0.54ab 22.34±1.45b 290.45±48.76b 18.58±5.61a 8.64±8.70b 14.26±2.15a 16 117.40±1 406.86a 48.44±8.68b 343.23±60.37a 37.36±4.20a 39.11±7.38ab 33.42±2.36ab 104.37±90.44a 605.92±168.71a 76.57±18.90c 1 265.32±521.30a 10 949.27±2 482.40a 4 355.82±913.02a 27 235.84±2 008.35bc 294.61±3.72a 15.24±5.35c 112.79±15.55a 2 032.51±72.63b 64.66±4.89a 8.86±0.45a 8.48±1.51a 82.94±5.43a 14.13±0.22a 5 448.44±249.43ab 36.70±7.14a 50 660.29±5 758.29b 6 198.18±800.62b 132.66±14.90b 41.88±3.32c 81.55±13.63b 606.29±49.46c 903.91±55.83b 53.69±6.41c 4.56±1.50b 11.11±3.62a 1 024.49±28.85c 16.19±0.74a 406.88±45.97ab 15.67±1.32a 3.10±0.34a 24.20±4.62b 189.05±45.60b 10.02±0.62ab 22.71±5.03a 12.38±0.84a 9 758.53±1 017.79b 46.55±2.99b 90.84±7.65b 3.54±0.54c 18.89±4.08c 21.29±17.06ab 65.86±10.69a 246.96±13.46c 190.49±81.55ab 1 427.24±202.09a
续表
注:同行肩不同小写字母表示差异显著(P<0.05);“ns”表示物质未检出。
种类序号化合物D3 D4萜烯类E1 E2 E3酚类F1 F2芳香烃类G1壬酸正癸酸小计柠檬烯香茅醇β-金合欢烯小计4-乙烯基愈创木酚2,4-二叔丁基苯酚小计对二甲苯小计含量/(μg·L-1)SYRWRVVICX16 ns 374.54±216.57a 2 385.22±627.18a 3.58±1.49ab 84.00±8.61b 4.34±0.77b 91.93±7.88b 86.18±33.79a 65.74±17.75b 151.92±51.54b 99.02±29.96a 77 481.16±545.59a ns 163.32±0.96a 1 172.28±50.38a 0.89±0.34b 84.27±18.36b 2.70±0.27bc 87.87±18.42b 79.61±21.00a 58.00±0.46b 137.60±20.55b 43.64±2.02b 58 029.60±3 780.74b ns 106.60±57.68a 1 364.77±435.77a 1.30±0.15b 132.48±2.07ab 2.18±0.17c 135.95±2.39ab ns 121.86±82.39ab 121.86±82.39b 27.45±9.34bc 56 987.60±7 648.26b 1.98±0.56b 451.15±342.03a 1 804.34±845.63a 2.75±1.31ab 92.03±49.18b 9.90±1.26a 104.68±49.23b 101.44±39.55a 223.77±46.75a 325.22±86.30a 9.31±1.76bc 64 704.90±2 885.87ab 6.89±1.31a 527.87±58.77a 2 154.77±343.00a 7.17±3.80a 168.87±0.50a 8.58±0.96a 184.62±2.34a ns 133.91±7.88ab 133.91±7.88b 2.29±0.73c 63 141.36±7 121.59b
由表4可知,从秋月梨酒中共检测出49种挥发性风味物质,包括醇类物质14种、酯类物质19种、醛酮类物质6种、脂肪酸类物质4种、萜烯类物质3种、酚类物质2种以及芳香烃类物质1种。 不同酵母发酵后秋月梨酒的挥发性物质种类基本相似,但质量浓度有所差异。
不同酵母由于氨基酸代谢途径的差异,会对梨酒的风味产生不同影响[8]。醇类物质主要由酵母在α-酮酸发酵过程中形成[22],是秋月梨酒中含量最高的挥发性风味物质。酵母SY发酵秋月梨酒中的醇类物质含量显著最高(P<0.05),达到63 487.88 μg/L。 异戊醇含量在醇类物质中占比最高,其在果酒中会带来溶剂味或指甲油味[23],正己醇会带来青草味[24]。酵母SY发酵秋月梨酒中异戊醇和正己醇的含量显著最高(P<0.05),分别为44 096.51 μg/L和3 077.67 μg/L。正丙醇主要带来醇香和成熟水果香,是梨酒中重要的醇类物质[25],酵母VIC和X16发酵秋月梨酒中的正丙醇含量分别达到11 609.79 μg/L和10 949.27 μg/L,显著高于其他酵母(P<0.05)。
酯类物质在果酒中主要具有水果香气[3],是秋月梨酒中种类最丰富的挥发性风味物质。 酵母VIC发酵秋月梨酒中的酯类物质含量显著最高(P<0.05),达到16 117.40 μg/L。其中乙酸乙酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯、己酸乙酯、辛酸乙酯和辛基己酸酯含量较高(10 246.43 μg/L、501.95 μg/L、114.84 μg/L、1 374.87 μg/L、2 210 μg/L、18.58 μg/L)。 脂肪酸乙酯类物质在酒精发酵过程中的产生会受到酵母中乙酯合成酶和乙醇乙酰转移酶的调控[26]。乙酸乙酯、丁酸乙酯、己酸乙酯在果酒中主要带来香蕉、菠萝、青苹果等水果类香气[26],辛酸乙酯是梨中常见的酯类物质,具备梨的典型香气,也会带来花香[27],是秋月梨酒中含量第二高的酯类物质。
醛酮类化合物可以为果酒带来果香或花香等香气特征[28],酵母VIC发酵后的秋月梨酒中醛酮类物质含量最高,为605.92 μg/L,且其中乙缩醛和苯甲醛含量最高,乙缩醛主要带来花果香气,苯甲醛带来杏仁气味[29]。 不同酵母发酵秋月梨酒中的脂肪酸类物质总含量无显著差异(P>0.05),但是只有酵母VIC和X16发酵后的秋月梨酒中检测到了壬酸。 酵母RV发酵秋月梨酒中的己酸含量显著最高(227.49 μg/L),是酵母VIC发酵秋月梨酒中己酸含量的2.97倍,但己酸主要带来不利于果酒香气的奶酪味和脂肪味[30]。
萜烯类物质是梨果实中重要的次生代谢产物,一般在果酒中贡献花香或果香[31]。酵母X16发酵后的秋月梨酒中,萜烯类物质总含量显著最高,为184.62 μg/L,且检测到的柠檬烯、香茅醇及β-金合欢烯的含量均最高。 在果酒中,柠檬烯带来柠檬气味[32],香茅醇带来玫瑰气味[33],β-金合欢烯带来花香、青香和香脂香气[34]。 在秋月梨酒中,酵母X16发酵后香茅醇的质量浓度超过阈值[24],对梨酒香气有贡献作用。
在秋月梨酒中检测到2种酚类物质,酵母VIC发酵秋月梨酒中酚类物质总含量显著最高(P<0.05),达到325.22μg/L。其中2,4-二叔丁基苯酚带来轻微苯酚臭味,4-乙烯基愈创木酚一般带来烘烤味[35],在酵母RV和X16发酵秋月梨酒中未检测到4-乙烯基愈创木酚。酵母SY发酵秋月梨酒中的芳香烃类物质对二甲苯含量显著最高(P<0.05),其主要带来苦杏仁味[36]。
综上,使用酵母SY发酵秋月梨酒中醇类物质含量过高,使用酵母VIC发酵秋月梨酒会带来更多果香特征明显的酯类物质,使用酵母X16发酵秋月梨酒可以增强花香。 使用酵母RW和RV发酵秋月梨酒中仅有少部分香气物质含量显著更高。
2.4.2 不同酵母发酵秋月梨酒中挥发性风味物质差异分析
为进一步明确不同酵母发酵秋月梨酒的关键差异挥发性风味物质,基于检测到的49种挥发性风味物质对不同酵母发酵秋月梨酒进行PLS-DA,结果见图3。
图3 不同酵母发酵秋月梨酒挥发性风味物质的偏最小二乘-判别分析得分散点图(A)、200次置换检验结果(B)及变量投影重要性值(C)
Fig. 3 Score scatter plot of partial least squares discriminant analysis(A),results of 200 permutation test(B)and variable importance in projection value (C) of volatile flavor compounds in 'Akizuki'pear wine fermented by different yeasts
由图3A可知,自变量拟合指数(R2X)为0.941,因变量拟合指数(R2Y)为0.918,模型预测指数(Q2)为0.737,R2和Q2均>0.5,说明模型具有良好的可解释度和拟合度。通过Hotelling T2检验,所有秋月梨酒样品的相似度都在95%置信区间内,且未发现离群样本点。 该模型可对不同酵母发酵秋月梨酒的挥发性风味物质进行良好区分。 由图3B可知,该模型经200次置换检验后,Q2回归线与纵轴的相交点<0,说明模型不存在过拟合,模型可靠。由图3C可知,基于VIP值>1[37],从不同酵母发酵的秋月梨酒中共鉴定到10种主要差异挥发性风味物质,包括异戊醇、正丙醇、乙酸乙酯、异丁醇、苯乙醇、辛酸乙酯、己酸乙酯、正己醇、乙酸异戊酯及辛酸。
计算10种主要差异挥发性风味物质的气味活性值(OAV),结果见表5。研究表明,挥发性风味物质的OAV>1表明该物质对样品的风味特征起关键贡献作用[38]。由表5可知,共有6种关键差异挥发性风味物质(OAV>1),酵母SY发酵秋月梨酒中异戊醇的OAV>1,杂醇及溶剂味会更加明显[23]。 酵母VIC发酵秋月梨酒中乙酸乙酯的OAV>1,果香味会更加明显[26]。所有秋月梨酒样品中辛酸乙酯、己酸乙酯、乙酸异戊酯和辛酸的OAV均>1,酯类物质主要贡献类似菠萝、梨和香蕉的果香,辛酸会带来奶酪味[16]。因此,不同酿酒酵母发酵秋月梨酒中挥发性物质的差异性主要源于醇类物质和酯类物质含量的差异。
表5 不同酵母发酵秋月梨酒中主要差异挥发性风味物质气味活性值
Table 5 Odor activity values of the main differential volatile flavor compounds in 'Akizuki' pear wine fermented by different yeasts
序号 化合物 VIP值阈值/(μg·L-1)[16,24]OAV SYRWRVVIC X16 A3 A1 B1 A2 A13 B10 B6 A7 B5 D2异戊醇正丙醇乙酸乙酯异丁醇苯乙醇辛酸乙酯己酸乙酯正己醇乙酸异戊酯辛酸3.22 3.07 2.53 2.24 1.74 1.69 1.06 1.03 1.01 1.01 30 000 306 000 7 500 40 000 14 000 5 14 8 000 3 500 1.47 0.01 0.63 0.19 0.27 323.56 108.10 0.38 335.18 3.46 0.98 0.01 0.50 0.16 0.42 265.44 46.79 0.27 389.58 1.72 0.95 0.01 0.90 0.11 0.36 218.30 51.48 0.29 276.14 2.01 0.74 0.04 1.37 0.12 0.29 442.00 98.21 0.32 233.65 2.53 0.91 0.04 0.83 0.11 0.39 204.90 64.57 0.25 202.10 2.85
不同酵母发酵秋月梨酒的感官评价结果见图4。由图4可知,在色泽上,酵母VIC(11.43分)和酵母RW(11.29分)发酵秋月梨酒的得分较高。在澄清度上,酵母RW发酵秋月梨酒的得分最高(7.00分)。在香气上,酵母VIC(26.00分)和酵母X16(25.57分)发酵秋月梨酒的得分较高,其次是酵母SY(24.57分)和酵母RW(23.86分),酵母RV发酵秋月梨酒的得分最低(23.14分)。在口感上,酵母RV(17.14分)和VIC(17.00分)发酵秋月梨酒的得分最高,其次是酵母RW(16.29分)和X16(15.86分),酵母SY发酵秋月梨酒的得分最低(13.57分)。 综上,酵母VIC发酵秋月梨酒的总分最高(61.00分),其次是酵母RW(58.43分)和酵母X16(57.43分)。酵母VIC发酵秋月梨酒色泽更加透亮,果香更加浓郁,口感更加协调,曾硕等[17]研究发现,在不同酿酒酵母发酵的猕猴桃酒中,酵母VIC发酵的果酒香气最浓郁,总体评价最高,这可能与VIC发酵后的酒中酯类物质含量最高有关。
图4 不同酵母发酵秋月梨酒的感官评分雷达图
Fig. 4 Radar map of sensory scores of 'Akizuki' pear wine fermented by different yeasts
选用5种商业酿酒酵母酿造秋月梨酒,结果发现,酵母VIC和X16发酵秋月梨酒的总酸(1.99 g/L、1.84 g/L)及挥发酸(0.24 g/L、0.30 g/L)含量较低,酒精度较高(8.51%vol和7.50%vol),总酚含量(190.45μgGAE/mL、199.13μgGAE/mL)较高。酵母X16发酵秋月梨酒的总抗氧化能力(183.40μmol/mL)、DPPH(20.27%)及ABTS自由基清除率(90.77%)均最高。不同酵母发酵秋月梨酒中的挥发性风味物质存在差异,酵母VIC发酵秋月梨酒的酯类(16 117.40 μg/L)及醛酮类(605.92 μg/L)等物质含量最高,酵母X16发酵秋月梨酒的萜烯类物质(184.62 μg/L)含量最高。进一步基于VIP值>1及OAV>1,筛选得到6种关键差异挥发性风味物质。 酵母VIC和X16发酵秋月梨酒的整体感官评分相对较高,分别为61.00分和57.43分。 综上,酵母VIC和X16发酵的秋月梨酒品质更佳,更适宜秋月梨酒发酵。 本研究可为秋月梨的精深加工及秋月梨酒的发酵工艺优化提供参考。
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Quality analysis of 'Akizuki' pear(Pyrus pyrifolia)wine fermented by different commercial Saccharomyces cerevisiae